Kommt drauf an, wer und wie da mitläuft beim Race. Du solltest die alte Daten nicht löschen, nur dann ist rename atomar: es überschreibt den Verzeichniseintrag, damit ist die alte Datei auch "weg". Bei Ext4 und Debian halte ich das für ausreichend robust.

In beiden Fällen ist der alte Inhalt der Datei für Prozesse, die die Datei vorher schon geöffnet hatten, weiterhin lesbar.